TECNOLOGÍA CUÁNTICA: UN NUEVO CHIP MARCA UN PASO IMPORTANTE HACIA LA VENTAJA CUÁNTICA
Avance cuántico de Princeton: Un qubit que dura más y acelera el futuro de la computación
Un equipo de ingenieros de la Universidad de Princeton ha logrado un hito clave en el mundo de la computación cuántica al crear un nuevo tipo de qubit superconductor basado en tantalio y silicio.
Este qubit, la unidad básica de información en las computadoras cuánticas, puede mantener su estado estable por más de un milisegundo, lo que triplica el récord anterior en entornos de laboratorio y multiplica por casi quince el estándar actual de la industria para procesadores a gran escala.
Este diseño resuelve problemas crónicos como los defectos en la superficie del metal y las pérdidas de energía en el sustrato, que han frenado el progreso de los qubits transmon durante años. Gracias a su compatibilidad con chips cuánticos existentes, podría potenciar enormemente sistemas como el procesador Willow de Google, multiplicando su rendimiento por mil o más.
El anuncio llega en un artículo publicado el 5 de noviembre en la revista Nature, donde los investigadores detallan cómo construyeron un chip cuántico completo con este qubit. No solo confirmaron su durabilidad, sino que también demostraron que permite la corrección de errores y se escala fácilmente a sistemas más grandes.
Andrew Houck, decano de ingeniería de Princeton, líder de un centro nacional de investigación cuántica financiado por el gobierno federal e investigador principal del estudio, explica el problema central: "El verdadero desafío que nos impide tener computadoras cuánticas útiles hoy en día es que, cuando se construye un qubit, la información simplemente no dura mucho tiempo". Para Houck, este avance representa "el próximo gran paso adelante".¿Por qué importan qubits más estables en la computación cuántica?Las computadoras cuánticas prometen resolver problemas imposibles para las tradicionales, como simulaciones complejas de moléculas o optimizaciones masivas. Sin embargo, sus qubits pierden información rápidamente debido a interferencias, lo que limita los cálculos antes de que se completen.
Extender el tiempo de coherencia —el período en que el qubit mantiene su estado cuántico— es clave para hardware práctico. El logro de Princeton es el mayor salto en esta área en más de diez años, y se basa en qubits transmon, un diseño popular por su resistencia a interferencias ambientales y facilidad de fabricación con herramientas modernas.
A pesar de eso, mejorar su coherencia ha sido un reto enorme; incluso Google ha identificado los defectos materiales como el principal obstáculo en su último procesador.Tantalio y silicio: La combinación ganadoraEl equipo adoptó una estrategia en dos frentes para superar estos límites. Primero, incorporaron tantalio, un metal resistente que ayuda a los circuitos delicados a retener energía y tiene menos defectos superficiales microscópicos —esos "trampas" que capturan energía y causan errores durante los cálculos.
Segundo, sustituyeron el sustrato habitual de zafiro por silicio de alta pureza, el mismo material base de la industria informática. Cultivar tantalio directamente sobre silicio fue un desafío técnico por las interacciones entre materiales, pero los investigadores lo resolvieron, descubriendo beneficios extras en el proceso.
Nathalie de Leon, codirectora de la Iniciativa Cuántica de Princeton e investigadora principal del proyecto, destaca que este diseño no solo rinde mejor que los anteriores, sino que es más simple de producir en masa. "Nuestros resultados representan un verdadero avance en el estado del arte", afirma. Michel Devoret, científico jefe de hardware en Google Quantum AI —que financió parte del proyecto— y ganador del Premio Nobel de Física 2025, elogia la perseverancia: "El desafío de prolongar la vida útil de los circuitos cuánticos se había convertido en un cementerio de intentos fallidos. Nathalie tuvo la valentía de seguir adelante con esta estrategia y lograr que funcionara".
El proyecto contó con financiamiento principal del Departamento de Energía de Estados Unidos, a través de los Centros Nacionales de Investigación en Ciencia de la Información Cuántica y el Centro de Diseño Conjunto para la Ventaja Cuántica (C2QA), dirigido por Houck de 2021 a 2025, donde ahora es científico jefe. Los coautores principales incluyen al investigador postdoctoral Faranak Bahrami y al estudiante de posgrado Matthew P. Bland.Cómo el tantalio estabiliza los qubitsHouck, catedrático Anthony HP Lee '79 P11 P14 de Ingeniería Eléctrica e Informática, aclara que el éxito de una computadora cuántica depende de dos pilares: el número de qubits conectados y las operaciones que cada uno puede realizar antes de acumular errores. Un qubit más duradero fortalece ambos, mejorando la escalabilidad y la corrección de errores. La pérdida de energía, causada por defectos superficiales en el metal, es el fallo más común; estos se multiplican al agregar más qubits.
El tantalio brilla aquí porque tiene menos de estos defectos que metales como el aluminio, reduciendo errores y simplificando su corrección.Esta idea surgió en 2021, cuando Houck y de Leon, con ayuda del químico Robert Cava —catedrático Russell Wellman Moore de Química en Princeton—, introdujeron el tantalio en chips superconductores. Cava, experto en materiales superconductoros sin experiencia previa en computación cuántica, se inspiró en una charla de de Leon y sugirió el tantalio por sus ventajas. "Y entonces lo consiguió. Eso es lo asombroso", dice Cava. El equipo de los tres laboratorios probó primero tantalio sobre zafiro, logrando un gran aumento en coherencia que se acercó al récord mundial.
Bahrami resalta la robustez del tantalio: "Se puede sumergir en ácido y sus propiedades no se alteran", lo que lo hace ideal para limpiezas rigurosas que eliminan contaminantes en la fabricación. Una vez resueltos los residuos, identificaron que el zafiro causaba la mayoría de las pérdidas restantes. Cambiar a silicio las eliminó por completo. La combinación, más técnicas de fabricación refinadas, generó una de las mayores mejoras en qubits transmon. Houck lo llama "un gran avance en el camino hacia la computación cuántica útil".
Y agrega que, como los beneficios crecen exponencialmente con más qubits, reemplazar los de la industria con este diseño podría hacer que una máquina teórica de 1000 qubits funcione mil millones de veces más eficaz.Hacia la escala industrial con silicioEl éxito une tres fortalezas: el grupo de Houck en diseño y optimización de circuitos superconductores; el laboratorio de de Leon en metrología cuántica, materiales y fabricación; y décadas de experiencia de Cava en superconductoras. Juntos, lograron lo que ninguno podría solo, atrayendo interés de la industria cuántica. Devoret enfatiza la colaboración universidad-empresa: "Existe una relación bastante armoniosa entre la industria y la investigación académica". Los académicos exploran límites fundamentales, mientras las compañías los aplican a gran escala.
"Hemos demostrado que es posible en silicio", concluye de Leon. "Al mostrar los pasos críticos y las características clave para estos tiempos de coherencia, ahora facilitamos mucho su adopción para quien trabaje en procesadores escalados".
Este avance no solo acerca la "ventaja cuántica" —donde las máquinas cuánticas superen a las clásicas en tareas reales—, sino que pavimenta el camino para computadoras cuánticas prácticas y accesibles. Si se integra en procesadores actuales, podría transformar campos como la farmacéutica, la criptografía y la optimización logística.
https://youtube.com/shorts/ES1TzPCYsS8
Fuente: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251116105622.htm
Te invito a ayudarme a seguir creando contenido! Gracias! 💗 Cafecito Paypal
Este qubit, la unidad básica de información en las computadoras cuánticas, puede mantener su estado estable por más de un milisegundo, lo que triplica el récord anterior en entornos de laboratorio y multiplica por casi quince el estándar actual de la industria para procesadores a gran escala.
Este diseño resuelve problemas crónicos como los defectos en la superficie del metal y las pérdidas de energía en el sustrato, que han frenado el progreso de los qubits transmon durante años. Gracias a su compatibilidad con chips cuánticos existentes, podría potenciar enormemente sistemas como el procesador Willow de Google, multiplicando su rendimiento por mil o más.
El anuncio llega en un artículo publicado el 5 de noviembre en la revista Nature, donde los investigadores detallan cómo construyeron un chip cuántico completo con este qubit. No solo confirmaron su durabilidad, sino que también demostraron que permite la corrección de errores y se escala fácilmente a sistemas más grandes.
Andrew Houck, decano de ingeniería de Princeton, líder de un centro nacional de investigación cuántica financiado por el gobierno federal e investigador principal del estudio, explica el problema central: "El verdadero desafío que nos impide tener computadoras cuánticas útiles hoy en día es que, cuando se construye un qubit, la información simplemente no dura mucho tiempo". Para Houck, este avance representa "el próximo gran paso adelante".¿Por qué importan qubits más estables en la computación cuántica?Las computadoras cuánticas prometen resolver problemas imposibles para las tradicionales, como simulaciones complejas de moléculas o optimizaciones masivas. Sin embargo, sus qubits pierden información rápidamente debido a interferencias, lo que limita los cálculos antes de que se completen.
Extender el tiempo de coherencia —el período en que el qubit mantiene su estado cuántico— es clave para hardware práctico. El logro de Princeton es el mayor salto en esta área en más de diez años, y se basa en qubits transmon, un diseño popular por su resistencia a interferencias ambientales y facilidad de fabricación con herramientas modernas.
A pesar de eso, mejorar su coherencia ha sido un reto enorme; incluso Google ha identificado los defectos materiales como el principal obstáculo en su último procesador.Tantalio y silicio: La combinación ganadoraEl equipo adoptó una estrategia en dos frentes para superar estos límites. Primero, incorporaron tantalio, un metal resistente que ayuda a los circuitos delicados a retener energía y tiene menos defectos superficiales microscópicos —esos "trampas" que capturan energía y causan errores durante los cálculos.
Segundo, sustituyeron el sustrato habitual de zafiro por silicio de alta pureza, el mismo material base de la industria informática. Cultivar tantalio directamente sobre silicio fue un desafío técnico por las interacciones entre materiales, pero los investigadores lo resolvieron, descubriendo beneficios extras en el proceso.
Nathalie de Leon, codirectora de la Iniciativa Cuántica de Princeton e investigadora principal del proyecto, destaca que este diseño no solo rinde mejor que los anteriores, sino que es más simple de producir en masa. "Nuestros resultados representan un verdadero avance en el estado del arte", afirma. Michel Devoret, científico jefe de hardware en Google Quantum AI —que financió parte del proyecto— y ganador del Premio Nobel de Física 2025, elogia la perseverancia: "El desafío de prolongar la vida útil de los circuitos cuánticos se había convertido en un cementerio de intentos fallidos. Nathalie tuvo la valentía de seguir adelante con esta estrategia y lograr que funcionara".
El proyecto contó con financiamiento principal del Departamento de Energía de Estados Unidos, a través de los Centros Nacionales de Investigación en Ciencia de la Información Cuántica y el Centro de Diseño Conjunto para la Ventaja Cuántica (C2QA), dirigido por Houck de 2021 a 2025, donde ahora es científico jefe. Los coautores principales incluyen al investigador postdoctoral Faranak Bahrami y al estudiante de posgrado Matthew P. Bland.Cómo el tantalio estabiliza los qubitsHouck, catedrático Anthony HP Lee '79 P11 P14 de Ingeniería Eléctrica e Informática, aclara que el éxito de una computadora cuántica depende de dos pilares: el número de qubits conectados y las operaciones que cada uno puede realizar antes de acumular errores. Un qubit más duradero fortalece ambos, mejorando la escalabilidad y la corrección de errores. La pérdida de energía, causada por defectos superficiales en el metal, es el fallo más común; estos se multiplican al agregar más qubits.
El tantalio brilla aquí porque tiene menos de estos defectos que metales como el aluminio, reduciendo errores y simplificando su corrección.Esta idea surgió en 2021, cuando Houck y de Leon, con ayuda del químico Robert Cava —catedrático Russell Wellman Moore de Química en Princeton—, introdujeron el tantalio en chips superconductores. Cava, experto en materiales superconductoros sin experiencia previa en computación cuántica, se inspiró en una charla de de Leon y sugirió el tantalio por sus ventajas. "Y entonces lo consiguió. Eso es lo asombroso", dice Cava. El equipo de los tres laboratorios probó primero tantalio sobre zafiro, logrando un gran aumento en coherencia que se acercó al récord mundial.
Bahrami resalta la robustez del tantalio: "Se puede sumergir en ácido y sus propiedades no se alteran", lo que lo hace ideal para limpiezas rigurosas que eliminan contaminantes en la fabricación. Una vez resueltos los residuos, identificaron que el zafiro causaba la mayoría de las pérdidas restantes. Cambiar a silicio las eliminó por completo. La combinación, más técnicas de fabricación refinadas, generó una de las mayores mejoras en qubits transmon. Houck lo llama "un gran avance en el camino hacia la computación cuántica útil".
Y agrega que, como los beneficios crecen exponencialmente con más qubits, reemplazar los de la industria con este diseño podría hacer que una máquina teórica de 1000 qubits funcione mil millones de veces más eficaz.Hacia la escala industrial con silicioEl éxito une tres fortalezas: el grupo de Houck en diseño y optimización de circuitos superconductores; el laboratorio de de Leon en metrología cuántica, materiales y fabricación; y décadas de experiencia de Cava en superconductoras. Juntos, lograron lo que ninguno podría solo, atrayendo interés de la industria cuántica. Devoret enfatiza la colaboración universidad-empresa: "Existe una relación bastante armoniosa entre la industria y la investigación académica". Los académicos exploran límites fundamentales, mientras las compañías los aplican a gran escala.
"Hemos demostrado que es posible en silicio", concluye de Leon. "Al mostrar los pasos críticos y las características clave para estos tiempos de coherencia, ahora facilitamos mucho su adopción para quien trabaje en procesadores escalados".
Este avance no solo acerca la "ventaja cuántica" —donde las máquinas cuánticas superen a las clásicas en tareas reales—, sino que pavimenta el camino para computadoras cuánticas prácticas y accesibles. Si se integra en procesadores actuales, podría transformar campos como la farmacéutica, la criptografía y la optimización logística.
https://youtube.com/shorts/ES1TzPCYsS8
Fuente: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251116105622.htm
Te invito a ayudarme a seguir creando contenido! Gracias! 💗 Cafecito Paypal
